Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Фиг. 113. Спектральная ртутная лампа и схема ее включения.
154 ГЛАВА II
МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОПТИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЯХ
1. Интерференционные методы с давних пор применяются в опти-комеханическом производстве как для испытания отдельных деталей, так и для испытания целых приборов. Объясняется это тем, что совершенство формы деталей и точность выполнения предписанных
W
W'
W
w'
Г !•t ,
у і г f 'г
— л L
Фиг. 114. Волновые аберрации.
расчетом размеров в оптических приборах весьма высоки. Длина световой волны является здесь подходящей единицей для измерения. Boi многих случаях требуемая точность измерений лежит далеко за пределами чувствительности приборов, применяемых в обычном машиностроении.
і Оптический прибор является трансформатором поступающих в него световых волн. Мы должны считать, что световая волна W, распространяющаяся в однородной среде от реальной светящейся точки L (фиг. 114), имеет строго сферическую форму. По выходе из
155 оптической системы О волна W' также должна быть сферической. Допустимые отступления поверхности волны от идеальной формы очень малы и зависят от назначения прибора. В приборах, первоклассных по качеству изображения, величина местных дефектов Д выходящей волны не превышает iU X, т. е.^0,14 мк. Более сильные искажения вызывают заметную на-глаз ,нерезкость изображения. Для изучения формы световой волны, выходящей из прибора, лучше всего пользоваться явлениями интерференции.
Насколько строго должна быть выполнена форма поверхностей оптических деталей, можно судить по двум примерам, представленным на фиг. 114. Если требуется получить изображение далекой точки, то для этого, как известно, можно воспользоваться параболическим зеркалом S. Местный дефект зеркала («яма») Ді, получившийся в результате неточного шлифования, вызывает местную же деформацию Д отраженной волны W'. Соотношение величин Ді и Д следующее: Д =2Ді. При указанном выше допуске Д = 0,15 мк допуск
на величину местных дефектов зеркала равен Ді= — = 0,07 мк.
Высота местного «бугра» на пластинке P связана с деформацией волны соотношением Д = (п—]) Д2^0,5 • Д2. Допуск на величину местного дефекта пластинки получается равным Д2 = 2Д=0,28 Мк. Вообще допуски на качество поверхностей зеркал и отражающих граней призм примерно в четыре раза строже допусков на качество поверхностей лин§ и пластинок в проходящем свете. Надо особо отметить ТО, ЧТО' эти допуски имеют одну и ту же величину независимо от размеров прибора. Как наиболее мелкие линзы объективов микроскопа, так и стекла объективов большой астрономической трубы должны быть изготовлены с одной и той же точностью. Поэтому трудности изготовления с увеличением размеров прибора резко возрастают. С такой же высокой точностью изготовляются углы ответственных призм. Даже в приборах массового производства часто- встречаются призмы, у которых допуски на изготовление углов выражаются небольшим числом секунд, а в некоторых случаях — в долях секунды. Для точного измерения размеров углов также прибегают к интерферометрическим методам.
Так как качество' выходящей из прибора волны зависит не только от качества поверхностей, но и от качества оптических сред, то имеются также интерференционные методы для определения однородности стекла и других оптических материалов. В оптическом производстве применяются калибры (пробные стекла, угольники и т. п.), которые по своей точности стоят выше выпускаемых изделий. При поверке калибров должна быть использована вся точность, какую можно получить от интерференционных методов.
Выше в качестве частных примеров были рассмотрены следующие методы, применяемые в оптотехнике: метод измерения радиусов кривизны и углов точных клиньев (§ 7), метод испытания плоскопараллельных пластинок (§ 8) и метод испытания плоских стекол высокого качества (стр. 118).
156 § 16. Метод пробных стекол. Стеклянные угольники
1. Метод пробных стекол, которым пользуются при испытании качества сферических и плоских поверхностей оптических деталей, состоит в следующем. На испытуемую поверхность накладывается так называемое «пробное стекло», имеющее такой же радиус кривизны. На выпуклую поверхность накладывается вогнутое пробное стекло, на плоскую — плоское. Интерференционные полосы наблюдаются в тонком слое воздуха между стеклами. Контроль деталей массового производства ведется в белом свете. О форме испытуемой поверхности судят по виду полос. Прямые и равноотстоящие друг от друга полосы получаются в том случае, когда соприкасающиеся поверхности стекол имеют строго одинаковую форму. Метод пробных стекол позволяет обнаружить неправильности в несколько сотых долей микрона. s / ^n
Такое испытание оптических де- /\ JAA в
талей делается с целью установить / Л //\
равенство радиусов испытуемой де- / \/JI тали и пробного стекла и выяснить /\ Xf J
Фиг. 115. Пробные Фиг. 116. Простейший спо-
стекла. соб наблюдения интерфе-
ренции в слое воздуха между стеклами.
качество поверхности, т. е. величину отступлений от правильной сферической или плоской формы. В линзах допускаются довольно большие отклонения радиусов кривизны от расчетной величины. Соответственный допуск исчисляется в интерференционных кольцах, которые получаются при наложении пробного стекла, и бывает равен трем-пяти кольцам. Напротив, допуск на качество поверхности бывает гораздо строже, так как несферичность поверхности отражается на качестве изображения.
